CN105547901A - 颗粒物吸附装置及其制备方法 - Google Patents

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王刚
汪志强
吕小微
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
    • G01N5/02—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by absorbing or adsorbing components of a material and determining change of weight of the adsorbent, e.g. determining moisture content

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Abstract

本发明实施例涉及一种颗粒物吸附装置及其制备方法，所述吸附装置包括微谐振器，所述微谐振器具有衬底基片，所述衬底基片的上表面溅射沉积有金属薄膜，所述金属薄膜的上表面具有凹陷的空洞。本发明实施例提出的颗粒物吸附装置，通过在金属薄膜的表面设置均匀密集分布的凹陷的空洞，可以有效的增大颗粒物与吸附装置之间的摩擦力，提高对颗粒物的吸附能力，同时凹陷的空洞有效的增大了吸附装置与颗粒物的接触面积，更多的吸附颗粒物。

Description

颗粒物吸附装置及其制备方法
技术领域
本发明实施例涉及微机电系统制造与应用领域，尤其涉及一种颗粒物吸附装置及其制备方法。
背景技术
基于微机电系统工艺的微机械谐振器是实现PM2.5监测设备微型化的关键器件。微谐振器的振动质量对谐振的频率具备敏感性，通过检测沉积前后的频率差，可计算得出附着颗粒物的质量，继而推算待测空气样本中相应的PM2.5颗粒物的浓度。
图1为现有技术的颗粒物吸附装置，如图1所示，PM2.5颗粒物11沉积在谐振器震动质量块10的上表面，谐振器震动质量块10沿着箭头方向进行简谐振动，在震动过程中，PM2.5颗粒物11容易在谐振器震动质量块10的两端形成鼓起12，使得PM2.5颗粒物11在谐振器震动质量块10的分布不均匀，谐振器震动质量块10在工作过程中以40MHz的频率高速振动，由于附着能力不够，PM2.5颗粒物11容易从谐振器震动质量块10上脱落，影响检测精度。另外，在谐振器震动质量块10实现微型化时，谐振器震动质量块10的表面着落面积不足，使得颗粒物收集量不充分。
发明内容
本发明实施例的目的是提出一种颗粒物吸附装置，解决现有吸附装置与颗粒物的吸附力不够，颗粒物容易脱离吸附装置的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种颗粒物吸附装置，所述装置包括微谐振器，所述微谐振器具有衬底基片，所述衬底基片的上表面溅射沉积有金属薄膜，所述金属薄膜的上表面具有凹陷的空洞。
本发明实施例还提供了一种颗粒物吸附装置的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：对微谐振器的衬底基片进行处理；在衬底基片的上表面通过磁控溅射沉积工艺沉积形成上表面具有凹陷的空洞金属薄膜。
本发明实施例提出的颗粒物吸附装置，通过在金属薄膜的表面设置均匀密集分布的凹陷的空洞，可以有效的增大颗粒物与吸附装置之间的摩擦力，提高对颗粒物的吸附能力，同时凹陷的空洞有效的增大了吸附装置与颗粒物的接触面积，更多的吸附颗粒物。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术的颗粒物吸附装置；
图2为本发明实施例颗粒物吸附装置的结构示意图；
图3为本发明实施例颗粒物吸附装置的俯视图；
图4为本发明实施例颗粒物吸附装置的制备方法的流程图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
本发明实施例提出了一种颗粒物吸附装置，通过溅射沉积工艺在吸附装置的微谐振器的金属薄膜上形成凹陷的空洞，可以有效的增大颗粒物与吸附装置之间的摩擦力，提高对颗粒物的吸附能力。同时凹陷的空洞有效的增大了吸附装置与颗粒物的接触面积，更多的吸附颗粒物。
图2为本发明实施例颗粒物吸附装置的结构示意图，如图2所示，本发明实施例的颗粒物吸附装置包括：微谐振器的衬底基片21、金属薄膜22。
微谐振器具有衬底基片21，优选的，衬底基片21可以选用硅片，但是不限于硅片。
衬底基片21的上表面具有金属薄膜22，金属薄膜22可以通过磁控溅射沉积工艺形成在衬底基片21的上表面。优选的，金属薄膜22可以选用金属铝。
本发明实施例的金属薄膜22在磁控溅射沉积工艺过程中，通过控制工艺参数，在金属薄膜22的上表面形成具有一定直径的凹陷的空洞23。当微谐振器的衬底基片在震动的过程中，颗粒物可以进入凹陷的空洞23中，从而增大了颗粒物与金属薄膜22的摩擦力，提高对颗粒物的吸附能力。
需要说明的是，颗粒物可以直径较小的细颗粒物，例如PM2.5颗粒物，也可以是其他类型的颗粒物。
在磁控溅射沉积工艺过程中，具体的工艺参数可以为，腔室压强0.003mBar，氩气流速80sccm，溅射功率750W，沉积时间290s。
图3为本发明实施例颗粒物吸附装置的俯视图，如图3所示，凹陷的空洞23在金属薄膜22的上表面成均匀密集的分布，凹陷的空洞23的直径d1为2-3μm，间距d2为2μm。
需要说明的是，本发明实施例的金属薄膜22在磁控溅射沉积工艺过程中，具体的工艺参数不限于上述工艺参数，可以根据具体情况进行修改，例如金属薄膜的材料不同，采取的参数不同；再如需要形成的凹陷的空洞23的直径和间距不同，采取的参数不同。
需要说明的是，本发明实施例的凹陷的空洞23的直径和间距的大小也不限于上述数据，可以根据具体的需求而改变。
本发明实施例提出的颗粒物吸附装置，通过在金属薄膜的表面设置均匀密集分布的凹陷的空洞，可以有效的增大颗粒物与吸附装置之间的摩擦力，提高对颗粒物的吸附能力。同时凹陷的空洞有效的增大了吸附装置与颗粒物的接触面积，更多的吸附颗粒物。
本发明实施例还提出了一种颗粒物吸附装置的制备方法，图4为本发明实施例颗粒物吸附装置的制备方法的流程图，如图4所示，本发明实施例的颗粒物吸附装置的制备方法具体包括如下步骤：
步骤401：对微谐振器的衬底基片进行处理；
具体的，在微谐振器的上表面形成衬底基片，使用丙酮、异丙醇及去离子水清洗衬底基片，并进行吹干处理。
步骤402：在衬底基片的上表面通过磁控溅射沉积工艺沉积形成上表面具有凹陷的空洞金属薄膜。
具体的，采用磁控溅射沉积工艺在衬底基片上表面沉积金属薄膜，具体的工艺参数为，溅射腔室气体为氩气，腔室压强0.003mBar，氩气流速80sccm，溅射功率750W，沉积时间290s。在金属薄膜表面形成均匀分布，直径2-3μm，间距2微米的凹陷空洞结构。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种颗粒物吸附装置，其特征在于，所述装置包括微谐振器，所述微谐振器具有衬底基片，所述衬底基片的上表面溅射沉积有金属薄膜，所述金属薄膜的上表面具有凹陷的空洞。
2.如权利要求1所述的颗粒物吸附装置，其特征在于，所述金属薄膜为金属铝。
3.如权利要求1所述的颗粒物吸附装置，其特征在于，所述凹陷的空洞密集的分布在所述金属薄膜的上表面。
4.如权利要求3所述的颗粒物吸附装置，其特征在于，所述凹陷的空洞的直径为2-3μm。
5.如权利要求3或4所述的颗粒物吸附装置，其特征在于，所述凹陷的空洞之间的间距为2μm。
6.如权利要求1所述的颗粒物吸附装置，其特征在于，所述衬底基片为硅片。
7.一种如权利要求1-6所述颗粒物吸附装置的制备方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
对微谐振器的衬底基片进行处理；
在衬底基片的上表面通过磁控溅射沉积工艺沉积形成上表面具有凹陷的空洞金属薄膜。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述溅射沉积工艺的具体条件为，溅射腔室气体为氩气，腔室压强为0.003mBar，氩气流速80sccm，溅射功率750W，沉积时间为290s。
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